視力、聴覚、嗅覚、味覚および触覚: 人体は、どのように感覚情報を受け取りますか

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4 つの内舌筋が共同で作業して、舌に多大な柔軟性をもたらします。

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五感の図

神経系は、反応かつ連係し、体を健常かつ安全に保つために、外界に関する情報を受けて処理しなければなりません。 この情報の多くは、感覚器官、 眼、耳、鼻、舌および皮膚から発せられます。 こうした器官内の特殊細胞および組織は、未処理の刺激を受け、神経系が利用できるシグナルに変換します。 神経はシグナルを脳に伝達し、脳はこうしたシグナルを視力(視覚)、音(聴覚)、嗅い(嗅覚)、味(味覚)および感触(触覚)として解釈します。

1. 脳が処理できるように、眼は光を画像信号に変換します

眼の横断図

眼は頭蓋骨の眼窩に位置し、骨と脂肪によって保護されています。 眼の白い部分は、強膜です。 それは内部構造を保護し、角膜、虹彩と瞳孔が形成する円形の入口を囲んでいます。 角膜が透明であることから光は眼に入射することができ、湾曲して光を角膜背後の瞳孔に導きます。 瞳孔は、実際のところ虹彩の着色した部分に開いている開口です。 虹彩は拡大または収縮して、瞳孔と水晶体を通る光の量を調整します。 次に、湾曲した水晶体によって、眼の内部層にある網膜上に像の焦点を結びます。 網膜は、光受容細胞を含む神経組織の繊細な膜です。 こうした細胞には桿体と円錐があり、光を神経シグナルに変換します。 視神経は眼から脳までシグナルを運び、脳でシグナルが解釈されて視覚像を形成します。

2. 耳は、骨と液体を利用して音波を音響シグナルに変えます

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音楽、笑い、自動車の警笛―すべてが空気中の音波として耳に到達します。 外耳は、波を耳道(外耳道)に集中させ、鼓膜に伝搬します。 音波が鼓膜に当たると、鼓膜が機械的振動を作ります。 鼓膜はこれらの振動を耳小骨として知られる3つの小さい骨へ伝搬します。耳小骨は空気に満たされた中耳の腔にあります。 こうした骨(ツチ骨、キヌタ骨とアブミ骨)が振動を伝え、内耳への開口を叩きます。 内耳は、螺旋形をした蝸牛を含む液体が満たされた管からなります。 小骨が打たれると、蝸牛の特殊な有毛細胞が液体の圧力波を検知します。 次に、神経受容体を活性化し、蝸牛神経を通して脳へ向けてシグナルを送り、そこでシグナルが音として解釈されます。

3. 皮膚の特殊受容体は、脳に触感シグナルを送ります

触覚受容体を示している皮膚の横断面

皮膚は、3層の主要組織層、 外側の表皮、中間の真皮と内側の皮下組織からなります。 こうした層内にある特殊受容体細胞が、触覚を検知し、末梢神経を通して脳に向けてシグナルを伝達します。 受容体の異なる型が存在する特定の部位では、感受性がより高いものになります。 メルケル細胞は、たとえば、唇、手と外陰部の表皮下層にあります。 マイスナー小体は、無毛の皮膚―指先、乳頭や足の裏の表皮上層にあります。 こうした受容体は両方とも、感触、圧力および振動を検知します。 他の触覚受容体として、やはり圧力と振動を検知するパチーニ小体や痛み、痒み、ムズムズ感を感知する特殊神経の自由末端があります。

4. 嗅覚:空気中の化学物質は、脳が臭いとして解釈するシグナルを刺激します

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臭いを検知する感覚は、嗅覚と呼ばれます。 嗅覚は、鼻腔の最上位の上皮で毛のような繊毛にある特殊な神経受容体から始まります。 鼻で臭いを嗅ぐか、鼻から息を吸い込む時、空気中の一部の化学物質がこのような受容体と結合します。 そうすることで刺激されたシグナルが、神経繊維を上行し、上皮と頭蓋骨を通って、嗅球に到達します。 嗅球は、嗅球の延長である脳神経に沿って情報を伝達するニューロン細胞体を含みます。 そして大脳皮質の嗅覚野に向けて、嗅覚神経にシグナルを送ります。

5. 味蕾の本拠地: 舌は、味覚の主要な器官です

舌と味蕾の図

舌の上のこうした小さい隆起は何ですか? それは乳頭と呼ばれます。 大多数の乳頭には、味蕾を含む有郭乳頭と茸状乳頭があります。 私たちが食事をする時、化学物質が食物から乳頭に入り、味蕾に達します。 こうした化学物質(または味物質)は味蕾の中の特殊な味覚細胞を刺激し、神経受容体を活性化します。 受容体は、顔面、舌咽および迷走神経の線維にシグナルを送ります。 こうした神経はシグナルを延髄へ運び、脳の視床と大脳皮質に中継します。

外部リソース

瞳孔サイズと音楽に対する反応についての研究に関するサイエンス・デイリーの記事。

Science Creative Quarterlyの幻肢痛についてのエッセイ。

Visible Bodyの解剖学的構造と生理学はガイド付きの視覚的に優れたプレゼンテーションで、各構体系の詳細情報を提供します。